DE2715222A1 - MIXTURE PREPARATION FOR COMBUSTION MACHINE - Google Patents
MIXTURE PREPARATION FOR COMBUSTION MACHINEInfo
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Description
PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKERPATENT ADVOCATES A. GRÜNECKER
I>*V -INOI> * V -INO
% H. KINKiILDEY% H. KINKiILDEY
2715222 W. STOCKMAlR2715222 W. STOCKMAlR
K. SCHUMANNK. SCHUMANN
CH REH ISiAT OPU-PMYS CH REH ISiAT OPU-PMYS
P. H. JAKOBP. H. JAKOB
DtPl.. INGDtPl .. ING
G. BEZOLDG. BEZOLD
CR RtR MAT DiHLCR RtR MAT DiHL
8 MÜNCHEN8 MUNICH
5. April 1977April 5th 1977
Nissan Motor Company, LimitedNissan Motor Company, Limited
No. 2, Takara-machi, Kanagavia-ku, Yokohama City, JapanNo. 2, Takara-machi, Kanagavia-ku, Yokohama City, Japan
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Gemischaufbereitung in einer Brennkraftmaschine und schafft insbesondere eine solche Anordnung zum Steuern des Luft-BrennstoffVerhältnisses durch elektrostatische Kräfte,The invention relates to an arrangement for the Mixture preparation in an internal combustion engine and in particular provides such an arrangement for controlling the air-fuel ratio by electrostatic means Forces,
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Es wurden bereits verschiedene Anordnungen und Verfahren für die Verringerung des Schadstoffgehalts der Abgase von Brennkraftmaschinen vorgeschlagen. Derartige Verfahren und Anordnungen erfordern jedoch erhebliche Veränderungen am Vergaser und/oder an den Brennkammern, so daß sie sehr aufwendig und teuer sind.There have been various arrangements and methods for reducing the pollutant content of the exhaust gases from Internal combustion engines proposed. However, such methods and arrangements require significant changes on the carburetor and / or on the combustion chambers, so that they are very complex and expensive.
Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Anordnung für die wirksame Steuerung des Luft-Brannstoffverhältnisses in einer Brennkraftmaschine mittels elektrostatischer Kräfte.An important object of the invention is to provide an improved arrangement for the efficient control of the Air-fuel ratio in an internal combustion engine by means of electrostatic forces.
Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Anordnung der genannten Art, welche es ermöglicht, ein fettes Luft-Brennstoffgemisch durch elektrostatische Kräfte im Bereich der Elektroden einer Zündkerze zu konzentriersn.A further aim of the invention is to provide an arrangement of the type mentioned which enables a fat To concentrate air-fuel mixture by electrostatic forces in the area of the electrodes of a spark plug.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung der genannten Art, welche es ermöglicht, das Luft-Brennstoffverhältnis eines den einzelnen Brennkammern einer Brennkraftmaschine zugeführten Gemische mittels elektrostatischer Kräfte zu steuern.Another object of the invention is to provide an arrangement of the type mentioned which enables the Air-fuel ratio of a mixture supplied to the individual combustion chambers of an internal combustion engine by means of to control electrostatic forces.
In einer erfindungsgemäßen Anordnung wird ein elektrostatisch aufgeladener flüssiger Brennstoff in einer Venturidüse zerstäubt und unter Einwirkung elektrostatischer Kräfte den Brennkammern einer Brennkraftmaschine zugeführt, so daß das in diese einströmende Luft-Brennstoffgemisch jederzeit ein möglichst günstiges Luft-Brennstoffverhältnis aufweist.In an arrangement according to the invention, an electrostatically charged liquid fuel is fed into a Venturi nozzle atomized and fed to the combustion chambers of an internal combustion engine under the action of electrostatic forces, so that the air-fuel mixture flowing into this always has the most favorable air-fuel ratio possible.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, in welcher einander entsprechende Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in der In the following, exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the drawing, in which mutually corresponding Parts are designated throughout with the same reference numerals and in the
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Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung,1 shows a schematic representation of a preferred first embodiment of the invention,
Fig. 2a eine Längs schnitt ansicht eines in der Ausführung nach Fig. 1 verwendeten Teils,Fig. 2a is a longitudinal sectional view of one in the execution part used according to Fig. 1,
Fig. 2b eine Stirnansicht des in Fig. 2a gezeigten Teils,Fig. 2b is an end view of the part shown in Fig. 2a,
Fig. 3 den Einbau des in Fig. 2a gezeigten Teils in einen Zylinder,Fig. 3 shows the installation of the part shown in Fig. 2a in a Cylinder,
Fig. 4 eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform,FIG. 4 shows a modification of the first preferred shown in FIG Embodiment,
Fig. 5 eine schematisierte Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,5 shows a schematic representation of a second preferred one Embodiment of the invention,
Fig. 6a und 6b jeweils eine Längsschnittansicht von in der Ausführungsform nach Fig. 5 verwendeten Teilen,FIGS. 6a and 6b each show a longitudinal sectional view of parts used in the embodiment according to FIG. 5,
Fig. 7 eine Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten zweiten bevorzugten Ausführungsform,FIG. 7 shows a modification of the second shown in FIG preferred embodiment,
Fig. 8 eine Längsschnittansicht eines in der Ausführung nach Fig. 5 verwendeten Teils,Fig. 8 is a longitudinal sectional view of a part used in the embodiment of Fig. 5;
Fig. 9a eine Querschnittansicht eines in einer Ansaugleitung sitzenden, in der Anordnung nach Fig. 5» 6b und 7 verwendeten Teils,9a is a cross-sectional view of one in a suction line seated part used in the arrangement according to FIGS. 5 »6b and 7,
Fig. 9b eine Längsschnittansicht des in Fig. 9a dargestellten Teils,Fig. 9b is a longitudinal sectional view of that shown in Fig. 9a Part,
Fig. 10a eine Querschnittansicht eines in einer Ansaug-, leitung sitzenden, vorzugsweise in der Anordnung nach Fig. 5» 6b und 7 verwendeten Teils,Fig. 10a is a cross-sectional view of a suction, line seated part, preferably used in the arrangement according to Fig. 5 »6b and 7,
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4*4 *
Fig. 10b eine Längsschnittansicht des in Fig. 10a dargestellten Teils,Fig. 10b is a longitudinal sectional view of the part shown in Fig. 10a,
Fig. 11a eine Abwandlung eines in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendeten Teils,Fig. 11a shows a modification of one of the first and second Embodiment used,
Fig. 11b und 11c Ansichten im Schnitt entlang der Linie C-C bzw. D-D in Fig. 11a,11b and 11c are sectional views along the line C-C and D-D, respectively, in FIG. 11a,
Fig. 12a und 12b den in Fig. 11b und 11c dargestellten entsprechende Schnittansichten einer Abwandlung des betreffenden Teils,Figures 12a and 12b correspond to those shown in Figures 11b and 11c Sectional views of a modification of the part in question,
Fig. 13a eine Längsschnittansicht einer v/eiteren Abwandlung eines in der ersten und zweiten Ausführungsform verwendeten Teils,13a is a longitudinal sectional view of another modification of one used in the first and second embodiments Part,
Fig. 13b eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie E-E in Fig. 13a und13b is a view in section along the line E-E in Fig. 13a and
Fig. 14 eine schematisierte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigen.14 shows a schematic representation of a further embodiment show the invention.
In einer in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle 2 an ihrem negativen Anschluß 4 mit einer Nadelelektrode 8 verbunden, welche in ein Schwimmergehäuse 10 hineinragt, um einen darin enthaltenen flüssigen Brennstoff elektrostatisch aufzuladen. Die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 2. beträgt vorzugsweise einige Tausend bis einige Zehntausend Volt. Der aufgeladene Brennstoff gelangt über eine Hauptdüse 14 in einen Venturidurchlaß 12.und wird in diesem bekanntlich wirksamer zerstäubt als ein nicht aufgeladener Brennstoff. Nahe dem Auslaß der Hauptdüse ist vorzugsweise eine mit dem positiven Pol 6 der Spannungsquelle 2 verbundene weitere Elektrode 16 vorgesehen, welche In a first embodiment of the invention shown in FIG. 1, a direct current high voltage source 2 is connected at its negative terminal 4 to a needle electrode 8 which protrudes into a float housing 10 in order to electrostatically charge a liquid fuel contained therein. The output voltage of the voltage source 2 is preferably a few thousand to a few tens of thousands of volts. The charged fuel passes through a main nozzle 14 into a Venturi passage 12 and is known to be more effectively atomized in this than a non-charged fuel. A further electrode 16 connected to the positive pole 6 of the voltage source 2 is preferably provided near the outlet of the main nozzle
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dazu dient, die aufgeladenen Brennstofftropfch.eE zu beschleunigen. In Fig. 1 stellt die Elektrode 16 ein Teil der im übrigen aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff geformten Venturidüse 12 dar, sie kann jedoch auch getrennt von dieser ausgeführt sein. Der zerstäubte Brennstoff vermischt sich mit über ein (nicht gezeigtes) Luftfilter angesaugter Luft, und das entstehende Gemisch gelangt über eine Ansaugleitung 20 und einen Einlaß 22 in einen Zylinder 18. Die Mittelelektrode 24 einer Zündkerze 26 ist mit dem positiven Anschluß 6 der Spannungsquelle 2 verbunden, so daß sie die negativ geladenen Brennstofftröpfchen elektrostatisch anzieht, um im Bereich der Zündkerze ein fetteres, leicht zündfähiges Luft-Brennstoffgemisch zu konzentrieren. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht dadurch ein sicheres Zünden eines relativ mageren Gemischs und eignet sich daher für ein Verbrennungssystem mit Abgasrückführung oder ein zweistufiges Verbrennungssystem, bei welchem einigen Zylindern ein fettes und den übrigen Zylindern ein mageres Luft-Brennstoffgemisch zugeführt wird, um den Gehalt der Abgase an Stickoxiden zu vermindern.serves to increase the charged Brennstofftropfch.eE accelerate. In Fig. 1, the electrode 16 is a part of the rest of an electrically insulating material Shaped Venturi nozzle 12 is, but it can also be carried out separately from this. The atomized fuel mixes with air sucked in via an air filter (not shown), and the resulting mixture passes over an intake pipe 20 and an inlet 22 into a cylinder 18. The center electrode 24 of a spark plug 26 is with connected to the positive terminal 6 of the voltage source 2, so that it electrostatically attracts the negatively charged fuel droplets to enter the area of the spark plug richer, more easily ignitable air-fuel mixture focus. The arrangement according to the invention thereby enables reliable ignition of a relatively lean mixture and is therefore suitable for a combustion system with exhaust gas recirculation or a two-stage combustion system which some cylinders are fed a rich air-fuel mixture and the remaining cylinders a lean air-fuel mixture to reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gases.
Die Ansaugleitung 20 und die Zylinderwandung 19 sind vorzugsweise mit dem negativen Anschluß 4 der Spannungsquelle 2 verbunden, um das Anhaften der Brennstofftröpfchen an ihren Innenwandungen zu vermeiden. Die negative Aufladung der Zylinderwand 19 trägt auch dazu bei, die Brennstofftröpfchen im Bereich der positiv geladenen Elektrode 24 zu konzentrieren.The intake line 20 and the cylinder wall 19 are preferred connected to the negative terminal 4 of the voltage source 2 to prevent the adherence of the fuel droplets to avoid on their inner walls. The negative charge the cylinder wall 19 also helps keep the fuel droplets in the region of the positively charged electrode 24 focus.
Die von der Spannungsquelle 2 an die Elektrode 24 gelegte Spannung ist auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, damit zwischen ihr und der anderen Elektrode 24' der Zündkerze oder der Zylinderwand 19 kein Überschlag stattfindet, durch welchen das Gemisch gezündet würde. Anstelle der beschriebenen Anordnung, in welcher die Mittelelektrode der Zündkerze mit der Spannungsquelle 2 verbunden ist,The voltage applied to the electrode 24 by the voltage source 2 The voltage is to be limited to a certain value so that it is between it and the other electrode 24 'of the spark plug or the cylinder wall 19 no flashover takes place through which the mixture would ignite. Instead of described arrangement in which the center electrode of the spark plug is connected to the voltage source 2,
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kann nahe der Zündkerze 26 eine weitere Elektrode 28 im Zylinderkopf angeordnet sein, welche über eine gestrichelt dargestellte Leitung 27 mit dem positiven Anschluß 6 der Spannungsquelle 2 verbunden ist. In diesem Falle kann an die zusätzliche Elektrode 28 eine höhere Spannung gelegt werden, ohne daß es zu einer vorzeitigen Zündung des Luft-Brennstofigemischs kommt.a further electrode 28 can be arranged in the cylinder head near the spark plug 26, which has a dashed line Line 27 shown with the positive terminal 6 of the Voltage source 2 is connected. In this case, a higher voltage can be applied to the additional electrode 28 without premature ignition of the air-fuel mixture comes.
In jedem Falle muß die an die Elektrode 24- oder 28 gelegte Spannung jedoch unterhalb eines Grenzwerts liegen, bei welchem eine vorzeitige Zündung eintritt. Zu diesem Zweck kann ein (nicht gezeigter) Spannungsteiler od. dergl. vorgesehen sein, über den die Elektrode 24- oder 28 mit einer angemessenen Spannung gespeist wird.In any case, the one placed on the electrode 24 or 28 must However, the voltage lies below a limit value at which premature ignition occurs. To this end a (not shown) voltage divider or the like. Be provided via which the electrode 24 or 28 with a appropriate voltage is supplied.
Sofern die Zündkerze 26 elektrisch gegenüber der Zylinderwand 19 isoliert ist, kann auch ihre Außenelektrode 24-' für die elektrostatische Aufladung herangezogen werden.If the spark plug 26 is electrically opposite the cylinder wall 19 is insulated, its outer electrode 24- 'can also be used for electrostatic charging.
Die in der Anordnung nach Fig. 1 gezeigte Elektrode 28 ist im einzelnen in Fig. 2a und 2b dargestellt. Sie weist einen in einer Fassung sitzenden Isolierkörper 30» 34- auf, in welchen ein Anschlußteil 32 eingebettet ist. An einer Stirnseite stehen mehrere Elektrodennadeln 36 hervor, in deren Spitzenbereichen sich ein starkes elektrostatisches Feld aufbauen kann. Fig. 3 zeigt den Einbau der Elektrode 28 in einem Zylinder 19·The electrode 28 shown in the arrangement according to FIG. 1 is shown in detail in FIGS. 2a and 2b. She shows you in a socket seated insulating body 30 »34- on, in which a connector 32 is embedded. Several electrode needles 36 protrude from one end face, A strong electrostatic field can build up in the tip areas. Fig. 3 shows the installation of the electrode 28 in a cylinder 19
Die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten durch eine zusätzliche Steuereinrichtung 38. Diese ist mit einem Steuersignal V1 gespeist, welches von wenigstens einem Betriebsparameter des Motors abhängig ist, beispielsweise der Drehzahl, der angesaugten Luftmenge, dem Unterdruck in der Ansaugleitung oder der Temperatur des Motors. In Abhängigkeit von dem Steuersignal V1 steuert dieThe second embodiment shown in FIG. 4 differs from that shown in FIG. 1 by one additional control device 38. This is fed with a control signal V1, which is from at least one Operating parameters of the engine is dependent, for example the speed, the amount of air drawn in, the negative pressure in the intake pipe or the temperature of the engine. The controls as a function of the control signal V1
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Steuereinrichtung 38 die an die Elektrode 24 oder 23 gelegte Spannung. Dadurch sind die folgenden Vorteile erzielbar: Die Spannung, bei welcher ein Überschlag eine vorzeitige Zündung bewirken kann, ist bei Leerlaufdrehzahl niedriger als bei höheren Drehzahlen. Andererseits nüssen die negativ geladenen Brennstofftröpfchen bei höheren Drehzahlen in einer sehr viel kürzeren Zeitspanne um die Elektrode 24 oder 28 herum konzentriert werden. Wird also bei niedrigen Drehzahlen eine niedrigere und bei hohen Drehzahlen eine höhere Spannung an die Elektrode 24 bzw. 28 gelegt, so ist über den gesamten Drehzahlbereich eine ausreichende Konzentration der Brennstofftröpfchen im Bereich der Elektrode erzielbar. Vorzugsweise ist auch die Beschleunigungselektrode 16 an der Steuereinrichtung angeschlossen, so daß die an sie gelegte Spannung ebenfalls in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Maschine gesteuert ist.Control device 38 connected to electrode 24 or 23 laid tension. As a result, the following advantages can be achieved: The voltage at which a flashover causes a Premature ignition is lower at idle speed than at higher speeds. On the other hand nuts the negatively charged fuel droplets at higher Speeds in a much shorter period of time around the Electrode 24 or 28 can be concentrated around. So will at low speeds a lower and at high speeds a higher voltage to the electrode 24 resp. 28 placed, a sufficient concentration of the fuel droplets in the Area of the electrode achievable. The acceleration electrode 16 is preferably also on the control device connected so that the voltage applied to them also depends on at least one operating parameter the machine is controlled.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird der Brennstoff zwar negativ aufgeladen, er kann jedoch auch positiv aufgeladen werden. In diesem Falle liegt dann eine negative Spannung an den Elektroden 16, 24 und 28. Bei der Spannungsquelle 2 braucht es sich auch nicht um eine Gleichspannungsquelle zu handeln, sondern es kann auch eine niederfrequente Wechselspannungsquelle verwendet werden. Ferner braucht zum Aufladen des Brennstoffs keine eigens dafür vorhandene Elektrode 8 verwendet zu werden, sondern das Schwimmergehäuse 10 und/oder die Hauptdüse 14 können elektrisch leitend und an der Spannungsquelle 2 angeschlossen sein.According to the above, the fuel is charged negatively, but it can also be charged positively will. In this case, a negative voltage is then applied to the electrodes 16, 24 and 28. The voltage source 2 does not have to be a direct voltage source, but can also be a low-frequency one AC voltage source can be used. Furthermore, there is no need for a dedicated one to charge the fuel Electrode 8 to be used, but the float housing 10 and / or the main nozzle 14 can be electrical be conductive and connected to the voltage source 2.
Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht ein sicheres Zünden eines mageren Luft-Brennstoffgemischs und eignet sich daher besonders für ein Verbrennungssysteta mit Abgasrückführung für die Verringerung des Gehalts an Stickoxiden in den Abgasen. Die durch Aufladung des Brennstoffs verbesserte Zerstäubung desselben im VenturidurchlaßThe embodiment described enables a safe Ignition of a lean air-fuel mixture and is therefore particularly suitable for a combustion system with exhaust gas recirculation for reducing the content of nitrogen oxides in exhaust gases. The by charging the fuel improved atomization of the same in the venturi passage
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gewährleistet ein äußerst gleichmäßig aufbereitetes Luft-Brennstoff gemisch.guarantees an extremely evenly prepared air-fuel mixture.
Die in Fig. 5 bis 10 dargestellte zweite Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere für ein vorstehend erläutertes zweistufiges Verbrennungssystem bestimmt. Ein solches zweistufiges Verbrennungssystem ist weitgehend bekannt, es leidet jedoch unter gewissen Mangeln. Es sind dafür zwei Vergaser notwendig, was einen komplizierteren Aufbau ergibt. Dieser läßt sich zwar durch die Verwendung einer Brennstoff-Einspritzanlage vermeiden, wobei eine solche Anlage jedoch teuer und ebenfalls recht kompliziert ist. In dieser Hinsicht ermöglicht die zweite Ausführungsforn eine wesentliche Vereinfachung.The second embodiment of the invention shown in FIGS. 5 to 10 is in particular for one explained above two-stage combustion system determined. Such a two-stage combustion system is extensive known, but it suffers from certain deficiencies. It requires two carburettors, which is a more complicated one Structure results. This can be avoided by using a fuel injection system, however, such a system is expensive and also quite complicated. In this regard, the second allows Execution form a significant simplification.
In Fig. 5 erkennt man vier Ansaugleitungen 52, 5^, 56, 58, in denen jeweils eine mit einer Steuereinrichtung 68 verbundene Elektrode 60, 62, 64 bzw. 66 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 68 ihrerseits ist an einer Gleichstrom-Hochspannungsquelle 2 angeschlossen. In Abhängigkeit von ihr zugeführten Steuersignalen V3 und V4 verbindet die Steuereinrichtung 68 die einzelnen Elektroden 60 bis 66 mit der Spannungsquelle 2. Die Düse 14 ist hier mit dem positiven Anschluß 6 der Spannungsquelle 2 verbunden, so daß der vom Schwimmergehäuse 10 her zufließende Brennstoff beim Austritt aus der Düse 14 positiv aufgeladen wird. Das im Venturidurchlaß 12 gebildete Luft-Brennstoffgemisch gelangt zunächst in den gemeinsamen Einlaß 20 der Ansaugleitungen 52 bis 58. Soll nun beispielsweise der an der Saugleitung 52 angeschlossene Zylinder ein fetteres Gemisch ansaugen, so wird die zugeordnete Elektrode 60 über die Steuereinrichtung 68 mit negativer Spannung gespeist. Soll andersherum ein anderer Zylinder, beispielsweise der an der Ansaugleitung angeschlossene Zylinder, ein mageres Gemisch ansaugen, so wird die zugeordnete Elektrode 62, wie in Fig. 5 darge-In Fig. 5 you can see four suction lines 52, 5 ^, 56, 58, in each of which an electrode 60, 62, 64 or 66 connected to a control device 68 is arranged. The control device 68 in turn is connected to a direct current high voltage source 2 connected. Depending on the control signals V3 and V4 supplied to it, it connects the control device 68 connects the individual electrodes 60 to 66 with the voltage source 2. The nozzle 14 is here connected to the positive terminal 6 of the voltage source 2, so that the flowing from the float housing 10 ago Fuel positively charged as it emerges from nozzle 14 will. The air-fuel mixture formed in the venturi passage 12 first reaches the common Inlet 20 of suction lines 52 to 58. Should now be the one connected to suction line 52, for example Cylinders suck in a richer mixture, the associated electrode 60 is activated via the control device 68 fed with negative voltage. If the other way around, another cylinder, for example the one on the intake line connected cylinders suck in a lean mixture, the associated electrode 62, as shown in FIG.
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trtr
stellt, über die Steuereinrichtung 68 mit dem positiven Anschluß der Spannungsquelle verbunden. Das gleiche trifft auch für die beiden anderen Ansaugleitungen 56 bzw. 58 zu.represents, via the control device 68 with the positive Connection of the voltage source connected. The same also applies to the other two suction lines 56 or 58 to.
Das eine der Steuereinrichtung 68 zugeführte Signal V3 wird beispielsweise vom Unterbrecher des (nicht gezeigten) Zündverteilers erzeugt und gibt somit den Zündzeitpunkt an. Das andere Signal V4- v/ird beispielsweise von einer in Wirkbeziehung zu einer vom Verteiler zu einer Zündkerze führungen Sekundärleitung angeordneten Spule erzeugt. Die mit den Signalen V3 und V4- gespeiste Steuereinrichtung 68 bestimmt; aufgrund der Signale, welcher Zylinder jeweils gerade ansaugt und stellt die entsprechende Verbindung zwischen der zugeordneten Elektrode 60, 62, oder 66 und der Spannungsquelle 2 her.The one of the control device 68 supplied signal V3 is generated, for example, by the interrupter of the ignition distributor (not shown) and thus gives the ignition point at. The other signal V4-v / is, for example, from a in operative relation to a coil arranged from the distributor to a spark plug guides secondary line generated. The control device fed with signals V3 and V4- 68 determined; based on the signals which Cylinder is sucking in and provides the corresponding connection between the associated electrode 60, 62, or 66 and the voltage source 2.
In den folgenden Tabellen 1 bis 3 sind die Zylinder 1, 2, 3» 4 in dieser Reihenfolge an den Ansaugleitungen 52, 54» 56, 58 angeschlossen.In the following tables 1 to 3 the cylinders 1, 2, 3 »4 are in this order on the intake lines 52, 54 »56, 58 connected.
In Pig. 1 ist dargestellt, wie die Steuereinrichtung 68 die Polarität der den Elektroden 60 bis 66 zugeführten Spannung steuert.In Pig. 1 shows how the control device 68 determines the polarity of the electrodes 60 to 66 supplied Voltage controls.
Tabelle Λ Table Λ
ElektrodenPolarity of
Electrodes
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4?4?
Zeigen die der Steuereinrichtung 68 zugeleiteten Signale V3 und V4 beispielsweise an, daß der Zylinder Nr. 1 zündet, so bedeutet dies, das der Zylinder Nr. 4 gerade ansaugt. Legt die Steuereinrichtung 68 daraufhin eine negative Spannung an die Elektrode 66 und eine positive an die anderen Elektroden 60, 62 und 64, so erhält der an der Ansaugleitung 58 angeschlossene Zylinder ein fetteres Gemisch. Da die Zünd- und damit auch die Ansaugfolge für die Zylinder festliegt, läßt sich nach Tabelle bestimmen, ob die einzelnen Zylinder mit fetterem oder magerem Gemisch gespeist sind.Show the signals fed to the control device 68 V3 and V4, for example, indicate that cylinder no. 1 is firing, this means that cylinder no. 4 is currently firing sucks. If the control device 68 then applies a negative voltage to the electrode 66 and a positive voltage to the other electrodes 60, 62 and 64, the cylinders connected to the intake line 58 produce a richer mixture. Since the ignition and thus also the suction sequence for the cylinder, you can use the table to determine whether the individual cylinders are richer or lean mixture are fed.
Da gewöhnlich eine gerade Anzahl von Zylindern vorhanden ist, sind in der durch die Tabelle 1 dargestellten Anordnung jeweils zwei Zylinder dauernd mit magerem und die beiden anderen Zylinder dauernd mit dem fetteren Gemisch gespeist. In der nachfolgend in Tabelle 2 dargestellten Anordnung sind die vier Zylinder demgegenüber abwechselnd mit magerem und fetterem Gemisch gespeist.Since there are usually an even number of cylinders, they are in the arrangement shown by Table 1 two cylinders each with a lean mixture and the other two cylinders with the richer mixture fed. In contrast, in the arrangement shown in Table 2 below, the four cylinders are alternating fed with a leaner and richer mixture.
ElektrodenPolarity of
Electrodes
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Wie man in Tabelle 2 erkennt, ist jeder einzelne Zylinder abwechselnd mit magerem und fetterem Genisch gespeist.As can be seen in Table 2, each individual cylinder is Alternately fed with lean and fatter genes.
In der'- folgenden Tabelle 3 ist eine der in Tabelle 1 dargestellten entsprechende Anordnung der Steuereinrichtung 68 gezeigt, in welcher jedoch nur die beiden Elektroden und 66 vorhanden sind.In the following Table 3 is one of those in Table 1 shown corresponding arrangement of the control device 68 is shown, in which, however, only the two electrodes and 66 are present.
ElektrodenPolarity of
Electrodes
Wie man in Tabelle 3 erkennt, ist die Elektrode 66 negativ geladen, wenn der Zylinder Nr. 4- ansaugt, so daß dieser mit einem fetten Gemisch gespeist wird. Saugt dann der Zylinder Nr. 2 an, so sind beide Elektroden 60 und negativ geladen und ziehen daher die positiv geladenen Brennstofftröpfchen an, so daß der Zylinder Nr. 2 ein mageres Gemisch erhält. Anschließend saugt der Zylinder Nr. 1 an, wobei die Elektroden 60 und 66 negativ bzw. positiv geladen sind, so daß der Zylinder Nr. 1 mit einem fetten Gemisch gespeist wird. Saugt dann schließlich der Zylinder Nr. 3 an, so sind beide Elektroden 60 und 66 wieder negativ geladen und ziehen die positiv geladenen Brennstofftröpfchen an, wodurch der Zylinder Nr. 3 ein mageres Gemisch erhält.As can be seen in Table 3, the electrode 66 is negatively charged when the No. 4 cylinder is sucking, so that this is fed with a rich mixture. Then when cylinder No. 2 is sucking in, both electrodes 60 and 60 are negatively charged and therefore attract the positively charged fuel droplets, so that the No. 2 cylinder moves in gets a lean mixture. Then cylinder no. 1 sucks in, with electrodes 60 and 66 negative or negative. are positively charged, so that the No. 1 cylinder is fed with a rich mixture. Then finally it sucks Cylinder no. 3, both electrodes 60 and 66 are again negatively charged and draw the positively charged Fuel droplets at, making the # 3 cylinder a gets a lean mixture.
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In Fig. 6a und 6b sind zwei Abwandlungen der zweiten Ausführungsform dargestellt. In diesen sind die vier Ansaugleitungen jeweils in zwei Gruppen 72, 74 und 70, 76 aufgegliedert. In der Anordnung nach Fig. 6a sind zwei plattenförmige Elektroden 78, 80 an der Zuströmseite der Ansaugleitungen angeordnet, während in der Ausführung nach Fig. 6b zwei ringförmige Elektroden 82, 84 anstelle der plattenförmigen Elektroden 78, 80 vorhanden sind.6a and 6b are two modifications of the second embodiment shown. In these the four suction lines are each in two groups 72, 74 and 70, 76 broken down. In the arrangement of Fig. 6a there are two plate-shaped electrodes 78, 80 arranged on the inflow side of the suction lines, while in the execution 6b, two ring-shaped electrodes 82, 84 instead of the plate-shaped electrodes 78, 80 are present.
In der folgenden Tabelle 4 sind die Steuervorgänge für die Ausführungen nach Fig. 6a und 6b dargestellt, wobei die Zylinder 1, 2, 3, 4 in dieser Reihenfolge an den Ansaugleitungen 70, 72, 74, 76 angeschlossen sind.The following table 4 shows the control processes for the embodiments according to FIGS. 6a and 6b, with the cylinders 1, 2, 3, 4 in this order to the Suction lines 70, 72, 74, 76 are connected.
ElektrodenPolarity of
Electrodes
Gemäß der Anordnung nach Tabelle 4 sind also die Elektroden 78 bzw. 82 und 80 bzw. 84 immer negativ bzw. positiv geladeD, so daß die Zylinder Nr. 1 und 4 immer mit dem fetten und die Zylinder 2 und 3 immer mit dem mageren Gemisch gespeist sind. Für diese Betriebsweise ist die Steuereinrichtung.68 daher nicht notwendig. Ebenso ist es jedoch auch möglich, abwechselnd eine positive und eine negative Spannung an die Elektroden 78, 82 und 80, 84 zu legen, so daß die einzelnen Zylinder, wie vorstehendAccording to the arrangement according to Table 4, electrodes 78 or 82 and 80 or 84 are always negative or positive loaded, so that cylinders 1 and 4 are always rich and cylinders 2 and 3 are always lean Mixture are fed. The control device.68 is therefore not necessary for this mode of operation. Likewise is however, it is also possible to alternately apply a positive and a negative voltage to the electrodes 78, 82 and 80, 84 place so that each cylinder, as above
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anhand der Tabelle 2 erläutert, abwechselnd mit mageren und fetterem Gemisch gespeist werden.explained on the basis of table 2, alternating with lean and a richer mixture.
In der Ausfuhrungsform nach Fig. 5 wird die an die Elektroden 60 bis 66 gelegte Spannung hinsichtlich ihrer Polarität durch die Steuereinrichtung 68 gesteuert, während an der als Elektrode ausgebildeten Düse 14 immer eine positive Spannung liegt. Diese Anordnung kann jedoch auch dahingehend abgeändert werden, daß die an der Düse 14 liegende Spannung periodisch umgepolt wird, während sich die Polarität der an die Elektroden 60 bis 66 liegenden Spannung nicht ändert. In diesem Falle wird die an die Beschleunigungselektrode 16 gelegte Spannung vorzugsweise entgegengesetzt der an der Düse 14- liegenden periodisch umgepolt.In the embodiment according to FIG. 5, the is attached to the electrodes 60 to 66 applied voltage is controlled with regard to its polarity by the control device 68, while at the nozzle 14 designed as an electrode there is always a positive voltage. This arrangement however, it can also be modified in such a way that the voltage applied to the nozzle 14 is periodically reversed in polarity while the polarity of the voltage applied to electrodes 60 to 66 does not change. In this In this case, the voltage applied to the accelerating electrode 16 is preferably opposite to that Periodically reversed polarity lying on the nozzle 14.
In den Ausführungsformen nach Fig. 5, 6a und 6b ist es also möglich, durch Umpolen der an den Elektroden 60 bis und/oder an der Düse 14 liegenden Spannung die Zufuhr des mageren und des fetteren Gemische entsprechend zu steuern. Wird dagegen an die Elektroden 60 bis 66 und die Düse 14 keine Spannung gelegt, so arbeitet die Brennkraftmaschine in der herkömmlichen Weise. Wird nun die an die Elektroden 60 bis 66 und/oder die Düse 14 gelegte Spannung mittels der Steuereinrichtung 68 in Abhängigkeit von gewissen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, beispielsweise von der Drehzahl oder der öffnung der Drosselklappe, gesteuert, so sind ein sicherer Betrieb der Maschine und ein wirtschaftlicher Brennstoffverbrauch etwa dadurch erzielbar, daß die Spannungszufuhr zu den Elektroden 60 bis 66 und der Düse 14 beim Beschleunigen und bei hohen Drehzahlen unterbrochen wird.In the embodiments according to FIGS. 5, 6a and 6b, it is therefore possible to control the supply of the lean and the richer mixture accordingly by reversing the voltage at the electrodes 60 up to and / or at the nozzle 14. If, on the other hand, no voltage is applied to the electrodes 60 to 66 and the nozzle 14, the internal combustion engine operates in the conventional manner. Is now applied to the electrodes 60 to 66 and / or the nozzle 14 voltage applied by the controller 68 in response to certain operating parameters of the internal combustion engine, for example the speed or the opening of the throttle valve is controlled, so are a safe operation of the machine and a Economical fuel consumption can be achieved, for example, by interrupting the voltage supply to the electrodes 60 to 66 and the nozzle 14 when accelerating and at high speeds.
In Pig. 7 ist eine Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform dargestellt, in welcher die Steuereinrichtung 68 durch eine andere Steuereinrichtung 68' ersetzt ist.In Pig. 7 is a modification of the embodiment shown in FIG in which the control device 68 is replaced by another control device 68 '.
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Diese ist mit einem Steuersignal V5 gespeist, welches von wenigstens einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine abhängig ist, beispielsweise von der Drehzahl, der Ansaugluftmenge, dem Unterdruck in einer Ansaugleitung, der Betriebstemperatur oder der Konzentration wenigstens eines Bestandteils in den Abgasen. In Abhängigkeit vom Steuersignal V5 steuert die Steuereinrichtung 68' die an die Elektroden 60 bis 66 gelegte Spannung und/oder deren Polarität, so daß die Zylinder der Maschine über einen breiten Betriebsbereich ein Gemisch mit dem jeweils günstigsten Luft-Brennstoffverhältnis erhalten. Sind beispielsweise an den Auslassen der Zylinder Abgas-Sensoren eingebaut, welche jeweils ein der Konzentration eines Bestandteils der Abgase entsprechendes Signal erzeugen und dieses der Steuereinrichtung 68' zuführen, so steuert diese dann aufgrund der ihr zugeführten Signale die an die Elektroden 60 bis 66 gelegte Spannung und deren Polarität zur Erzielung des jeweils günstigsten Luft-Brennstoff Verhältnisses .This is fed with a control signal V5, which of at least one operating parameter of the internal combustion engine depends, for example, on the speed, the amount of intake air, the negative pressure in a suction line, the operating temperature or the concentration at least of a component in the exhaust gases. Depending on the control signal V5, the control device 68 'controls the applied to the electrodes 60 to 66 voltage and / or their polarity, so that the cylinders of the machine over get a mixture with the most favorable air-fuel ratio over a wide operating range. Are For example, built-in exhaust gas sensors at the outlet of the cylinder, each of which indicates the concentration of a Generate component of the exhaust gases corresponding signal and feed this to the control device 68 ', so controls this then, based on the signals supplied to it, the voltage applied to the electrodes 60 to 66 and their Polarity to achieve the most favorable air-fuel ratio in each case.
In Fig. 8 sind die Düse 14 und die Beschleunigungselektrode 16 im einzelnen dargestellt. Die Düse 14 hat ein elektrisch leitendes Teil 14a und ein isolierendes Teil 14b. Das leitende Teil 14a ist mit der Spannungsquelle verbunden. Die Beschleunigungselektrode 16 ist teilweise von dem Isoliermaterial 86 der Venturidüse 12 umgeben und an der Spannungsquelle 2 angeschlossen. Sie stellt ein Teil der Venturidüse 12 dar.und ist vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Düse 14 angeordnet. Anderenfalls kann die Beschleunigungselektrode 16 jedoch auch getrennt von der Venturidüse 12 ausgeführt sein.In Fig. 8, the nozzle 14 and the accelerating electrode 16 are shown in detail. The nozzle 14 has an electrically conductive part 14a and an insulating part 14b. The conductive part 14a is connected to the voltage source. The acceleration electrode 16 is partially surrounded by the insulating material 86 of the Venturi nozzle 12 and is connected to the voltage source 2. It represents a part of the Venturi nozzle 12 and is preferably arranged directly below the nozzle 14. Otherwise , however, the acceleration electrode 16 can also be embodied separately from the Venturi nozzle 12.
In Fig. 9a bis 10b sind zwei Ausführungsformen der Elektroden 82 oder 84 der Anordnung nach Fig. 6b dargestellt. In Fig. 9a und 9b hat die Elektrode die Form einer zylindrischen Muffe 90 aus leitendem Werkstoff, welche von einemIn FIGS. 9a to 10b, two embodiments of the electrodes 82 or 84 of the arrangement according to FIG. 6b are shown. In 9a and 9b, the electrode has the shape of a cylindrical one Sleeve 90 made of conductive material, which of a
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satt in die Ansaugleitung 52 eingepaßten Isoliermantel 88 umgeben ist.Insulating jacket 88 fitted into the suction line 52 is surrounded.
Fig. 10a und 10b zeigen eine andere Ausführungsform 91 der Elektroden 60 bis 66 oder 82, 84 der Anordnungen nach Fig. 5* 6b und 7· Die Elektrode hat hier die Fora eines Gitters 9^ aus einem elektrisch leitenden Material, welches in einem satt in die Ansaugleitung 52 eingepaßten Ring 92 aus einen isolierenden Material festgehalten ist.FIGS. 10a and 10b show another embodiment 91 of FIG Electrodes 60 to 66 or 82, 84 of the arrangements according to FIGS. 5 * 6b and 7 · The electrode here has the shape of a Grid 9 ^ made of an electrically conductive material, which is held in a snugly fitted into the suction line 52 ring 92 made of an insulating material.
In Fig. 11a bis 11c ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Elektrodenanordnung zum Aufladen des flüssigen Brennstoffs dargestellt, welche für alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendbar ist. Die dargestellte Elektrodenanordnung 100 weist drei Teile 102, 104 und 106 auf, von denen das eine Teil 102 gegenüber den beiden anderen Teilen 104 und 106 elektrisch isoliert ist. Die beiden letzteren Teile 104 und 106 sind einstückig ausgeführt und stellen zusammen eine Elektrode dar. Der von dem (nicht gezeigten) Schwimmergehäuse zufließende Brennstoff wird durch zwischen dem Teil 102 und den beiden anderen Teilen 104 und 106 stattfindende Koronaentladung aufgeladen.In Figures 11a through 11c is a preferred embodiment an electrode assembly for charging the liquid fuel, which is common to all of the above described embodiments can be used. The illustrated electrode assembly 100 has three parts 102, 104 and 106, of which one part 102 is opposite the other two parts 104 and 106 is electrically isolated. The latter two parts 104 and 106 are made in one piece and together represent an electrode. The flowing in from the float housing (not shown) Fuel is discharged by corona discharge taking place between part 102 and the other two parts 104 and 106 charged.
Fig. 12a und 12b zeigen eine mit 108 bezeichnete Abwandlung der Elektrodenanordnung 100. Diese weist dem Teil in Fig. 11b entsprechende Teile 102' und den Teilen 104 und 106 entsprechende Teile 104' auf. Die abgewandelte Ausführungsform 108 vermag den Brennstoff noch wirksamer aufzuladen als die Elektrodenanordnung 100.12a and 12b show a modification of the electrode arrangement 100 designated by 108. This has the part in FIG. 11b corresponding parts 102 'and parts 104 and 106 corresponding parts 104 '. The modified embodiment 108 is more efficient at fueling as the electrode assembly 100.
Fig. 13a und 13b zeigen noch eine weitere Ausführungsform einer Elektrodenanordnung zum wirksamen Aufladen des flüssigen Brennstoffs. Die dargestellte Elektrodenanordnung ist ebenfalls für alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendbar. Sie weist zwei gegeneinander elektrisch Figs. 13a and 13b show yet another embodiment an electrode assembly for efficiently charging the liquid fuel. The electrode arrangement shown can also be used for all of the embodiments described above. It points two against each other electrically
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isolierte Teile 112, 11A- auf, welche in einer vom Schwimmerg3häuse zur Düse führenden Leitung 111 angeordnet sind. Der die Leitung vom Schwimnergehäuse her durchströmende Brennstoff wird durch eine zwischen den Teilen 112 und 114-stattfindende Koronaentladung aufgeladen.isolated parts 112, 11A, which in one of the float housing to the nozzle leading line 111 are arranged. The one flowing through the line from the float housing Fuel is taken by a between the parts 112 and 114- Corona discharge charged.
Die in Fig. 1A- gezeigte Ausfuhrungsform stellt eine Kombination der in Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsforrnen dar. Diese Ausführungsform weist einen einfachen Aufbau auf und ermöglicht ein sicheres Zünden von sehr magerem Luft-Brennstoffgemisch.The embodiment shown in Fig. 1A represents a combination of the embodiments shown in FIGS . This embodiment has a simple structure and enables reliable ignition of very lean air-fuel mixture.
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Claims (34)
der jeweils anderen Ladung gespeist sind.19 · Arrangement according to claim 11, characterized in that at least one of the second electrodes (60 to 66) is alternately fed with the first and the second charge depending on the ignition point of the internal combustion engine and that the remaining second electrodes with
the respective other charge are fed.
zylindrische Form haben.21. Arrangement according to claim 11, characterized in that the second electrodes (60 to 66)
have a cylindrical shape.
(78, 80; 82, 84) kleiner ist als die der Verbrennungskammern, und daß die zweiten Elektroden in einem Verzweigungsbereich der Ansaugleitungen (70 bis 76) angeordnet sind.23 · Arrangement according to claim 11, characterized in that the number of second electrodes
(78, 80; 82, 84) is smaller than that of the combustion chambers, and that the second electrodes are arranged in a branch area of the suction pipes (70 to 76).
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